板式家具部件的封边工艺及木工封边机刀具的配置

　　板式家具是以各种人造板作为板式部件,借助五金联接件、圆榫等组装而成的家具。板式部件的边部处理是板式家具生产过程中至关重要的一个环节,直接影响板式家具的外观和品质。

封边是板式部件边部处理最常用的方法,不仅增加家具的视觉美感,实现功能与艺术相结合,而且保护基材免受环境湿度、温度和外力的影响,提高家具的使用寿命。板式部件封边质量问题,主要是胶缝部位与封边条切削。封边条的胶合强度、胶缝大小、残余胶量等,是常见的胶缝质量问题;封边条端裂、刀痕和面损等为常见的切削质量问题。

针对上述质量问题,如Homag和Brandt等公司的研究开发人员一直致力于封边工艺及设备的研究,开发新型的封边机及刀具系统。

　　1 封边工艺 典型的封边工艺流程如下: 喷防粘剂→齐边铣削→工件预热→涂胶→施压封边→封边条剪断→前后截断→上下粗修→上下精修→跟踪修→刮修→铲胶层→布轮抛光→质量检验。

　　1.1喷防粘剂 在工件封边部位的上下表面喷洒防粘剂,一是软化工件表面,提高齐边铣削质量;二是防止挤出表面 的热溶胶粘结在工件表面上;三是有利于铲刀将胶层及污垢清除。喷防粘剂装置与齐边铣削、铲胶层装置配套使用,能根据工件厚度和进给速度,调节上下位置和用量。

　　1.2 齐边铣削 板式部件的裁切,多使用推台锯或电子开料锯等。通常开料锯机配有2把圆锯片。处在进给前方、先切削工件的为划线锯,其后为主锯片。划线锯采用顺铣方式,即切削速度方向与板件进给方向一致,切削力的垂直分力将贴面层向上推,防止主锯片破坏板件下表面的贴面层。划线锯的锯路宽度通常比相应的主锯片大012～013mm,防止主锯片破坏板件下表面的贴面层。

若封边机没有齐边铣削装置,裁板锯裁切的板式部件,在封边后会出现如图2a所示的情形,尤其当封边条厚度>2mm时,下表面的胶缝间隙就更为明显。若封边机设置有齐边铣削装置时,上下表面的胶缝间隙相对小而匀(图2b)。此外,圆锯片锯切贴面板式部件的边部还难免会出现崩边的现象,封边后,崩边处裸露在表面,降低板式部件的外观质量。因此,齐边铣削装置是提高封边质量的重要装置之一。

　　1.3 工件预热 工件温度将影响封边条的胶合强度。EVA热溶胶的胶合温度通常在150℃左右,若工件温度太低,涂胶后热溶胶的温度就会快速降低,影响封边条的胶合强度。因此,工件涂胶之前必须先预热,尤其在冬季。新型的封边机在涂胶工序之前,有2对红外石英加热管,单根加热管的功率为115kW,加热区的长度为250mm,在加热区工件温度可达200℃。涂胶时的工件温度约为150℃,与涂胶辊的温度接近。涂胶辊与第一压辊的距离通常不大于250mm,则涂胶到加压所需时间1s(敞开时间)。敞开后仍然维持最佳固化温度,从而能获得良好的胶合质量。

　　1.4 涂胶 涂胶装置一般由胶箱、加热器和涂胶辊组成。加热器将胶箱中颗粒状热溶胶加热至熔融状,涂胶辊再把热溶胶涂布在工件边部或封边条上。通过调整涂胶辊的靠山与板件的间隙,可控制胶层厚度(图3)。实际生产中,胶箱温度以比涂胶辊温度低15～20℃为宜。否则,持续长时间高温,易导致胶热溶严重氧化,影响使用性能,甚至造成胶液炭化、结皮和阻碍热传递。不仅浪费胶,而且需要经常清洗胶箱。 新型封边机采用自动定量喂料加热涂胶装置。料仓中的热溶胶粒靠自身重量掉入柱塞施压区,由柱塞将胶粒挤入预热区。预热区的加热板将胶粒加热至140～190℃,然后滴入胶箱。胶箱中的加热棒将胶液进一步加热至160～200℃,且胶辊内设的加热棒再使胶辊温度提高15～20℃。

　　胶箱的胶位传感器可控制胶箱中的胶量,并保证胶的流动使用,故不会 出现胶液氧化、炭化、结皮和阻碍热传递的现象,也不需要经常清洁胶箱。涂胶辊设有自动阀门,当涂布接 近工件末端时,阀门自动关闭,防止工件末端挂胶。

　　1.5 前后截断 通常,板式部件经施压封边之后,封边条在工件前后的余量各为20mm左右,需要前后2锯片截断封边条。新型封边工艺可精确定位,封边条的余量仅2mm。省略了前后截断,不仅缩短了机身长度,而且 可节省大量的封边条。

　　1.6 修边 修边分为粗修、精修、跟踪圆角修和刮修4个工序,不同封边机各道修边装置的工作原理及控制不同。通常,封边条在胶贴之后,比工件表面高出115～2mm,需要通过刀具修成与工件表面一致。上下粗修铣刀依靠滚轮靠贴在工件表面,控制铣削深度,对封边条进行预切削;经粗修之后的封边条高出量仍有015mm,再经上下精修之后至封边条高出量约011mm;最后经刮刀刮平。 对于家具的柜体、隔板等部件,因采用薄封边条 (一般为014mm),上下粗修铣刀可直接将封边条加工到刮刀的加工量,省去上下精修;家具门板、面板等部件多采用厚封边条(一般为3mm),边部存在2或3mm的圆角,上下粗修之后必须精修。目前,上下精 修有2种系统:一是单独的上下精修;二是上下精修与跟踪圆角修一体。前者在家具部件的3、4边(矩形板式部件先封的两对边为1、2边;后封的两对边为3、4边)封边时,需要与跟踪圆角修配合完成修边,调整烦琐;后者的上下精修与跟踪圆角修为同一切削装置,通过程序设定,可完成家具部件的1、2边的精修和3、4边的精修与跟踪圆角修。 刀具铣削过的封边条表面存在刀痕,还需要采用刮刀清除刀痕。刮刀固定在刀架上,以刨削方式切除011mm左右,提高封边条表面的光洁度。

　　2 刀具配置211 齐边铣刀 封边机上配置前后2把齐边铣刀,前者为气动控 制的跳刀,顺铣切削,防止封边条撕裂;后者为逆铣。2把铣刀切削方向相反,但铣削深度一致。 齐边铣刀切削示意图 Fig14 Machiningdiagramofjointingcutter 齐边铣刀切削部分的材料为聚晶金刚石复合刀片,焊接在刀体上。刀具切削圆为<100～<125mm, 切削宽度30～60mm,刀具孔径<30mm(双键槽)。在铣刀宽度方向,刀齿按图5上、中、下配置。上、下刀齿与铣刀轴线有15～20°倾斜角,倾斜方向相反。在切削过程中,上、下刀齿切削力在轴向有一分力,将工件的贴面材料压向工件内部,保证贴面材料不被撕裂。中齿与刀具轴线平行,切削工件中部。

齐边铣刀的刀齿配置 Fig15 Teethlayoutofjointingcutter 212 前后截断锯 前后截断锯的直径、孔径及安装定位尺寸依据不 同的封边机型号而定,其齿形及角度根据封边条材料、厚度而定。对于014mm厚的封边条,宜采用负前角、前后齿面单向斜磨的齿形;对于厚度3mm的PVC封边条,宜采用正前角、前后齿面单向斜磨的齿形;对于铝合金封边条,宜采用小前角、前后齿面双向大角度斜磨的齿形。213 修边刀根据结构形式,修边刀分为整体铣刀和装配式铣刀;根据切削部分材料,分为硬质合金和金刚石铣刀;根据装夹方式,分为普通装夹与HSK装夹;根据功能,分为粗修和精修铣刀。粗修铣刀的刃口为直线,精修铣刀的刃口一般为R2或R3的圆弧。粗修、精修铣刀的直径和孔径均依据设备型号而定,粗修铣刀直径一般为70mm,孔径16、20mm,带键槽,齿数为4、6;精修铣刀直径一般为56、78 mm,孔径16mm,带键槽,齿数为4、6。

　　粗/精修铣刀工作r 在刀具设计时,刀具刃口分为直线段和圆弧段,粗修时使用刃口的直线段;精修时使用刃口的圆弧段,这样薄、厚封边条可用同一刀具进行修边。为了提高铣刀的装夹精度,降低刀具振动,现多采用HSK25R、HSK32R锥形装夹方式。

　　锥形装夹的套装铣刀 Fig17 ThecutterwithHSK25R 切削加工过程产生的切屑,需要气力吸尘装置将其立即抽走,否则残留在吸尘罩内的回转切屑不仅加剧环境的污染,还易对刀具造成重复磨损,降低刀具耐用度。传统的刀体和吸尘罩只能抽50%的切屑,HSK锥形装夹套装铣刀和封边机上高效吸尘罩结合,90%以上的切屑能被立即抽走。3 封边机及刀具的发展 目前,封边机进给速度一般不超过32m/min,以 计算机数字控制的单机为主,工位配置灵活多变。随着控制技术、机械制造技术的发展及劳动力成本的提高,封边机将不再是概念上纯粹的家具部件封边,而是集定寸、铣形、双端封边、输送和编码等多工序为一体的自动化高速生产线。所配置的刀具是利用液压装夹或HSK锥形装夹的高精密超硬铣刀,不仅刀具直径大、齿数多,而且噪声低、动态稳定性和排屑效果好。